CN102253460A - 光学连接器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学连接器组件。本发明旨在提供一种减小刮擦废料存在于透镜与光纤的末端面之间的可能性且光学耦合效率高的光学连接器组件(1)。光学连接器组件(1)包括：光纤(2)，其具有芯部(2a)和由第一树脂制成的塑料包层(2b)；定位装置(3)，其由第二树脂制成并且包括供光纤2插入其中的固定部(4)；以及透镜(5)，其中，第二树脂的硬度大于第一树脂的硬度。玻璃芯部(2a)的末端面(2ac)可以从包层(2b)的末端面(2bc)向底面(4c)突出，或者包层(2b)的末端面(2bc)可以从玻璃芯部(2a)的末端面(2ac)向底面(4c)突出。

Description

光学连接器组件
技术领域
本发明涉及用于将光纤与光发射/接收装置和其它光学部件光学连接在一起的光学连接器组件。
背景技术
已经知道如下的光电转换组件，其用于将光发射装置所产生的光信号耦合至光纤或者将通过光纤传输的光信号耦合至光电探测器。日本专利申请No.2007-171556(专利文献1)披露了如下的光学组件，其具有光电转换器封装件、作为光纤端部的插芯、透镜和由光学透明树脂材料制成且容纳这些元件的保持器。
发明内容
本发明旨在提供光学耦合效率高的光学连接器组件。
为了实现该目的，根据本发明的光学连接器组件包括：光纤，其具有芯部和由第一树脂制成的塑料包层；以及定位装置，其由第二树脂制成并且包括固定部(即，插孔)和透镜。所述光纤直接插入所述固定部中。在一个实施例中，所述固定部具有与所述光纤的末端面抵接的底面，并且所述透镜设置成面对所述底面。所述第二树脂的硬度比所述第一树脂的硬度大。优选地，所述第一树脂为含氟丙烯酸酯，并且所述第二树脂为聚醚酰亚胺。
在本发明的光学连接器组件中，所述光纤为具有玻璃芯部和塑料包层的塑料包层光纤(PCF)，并且所述玻璃芯部的末端面可以从所述塑料包层的末端面向上述底面突出。所述玻璃芯部的末端面可以用粘合剂固定至所述底面，所述粘合剂还可以填充在所述底面与所述塑料包层的末端面之间。在该情况下，优选地，所述粘合剂的折射率小于所述玻璃芯部的折射率。
在本发明的光学连接器组件中，所述光纤可以为具有玻璃芯部和塑料包层的塑料包层光纤(PCF)，并且所述塑料包层的末端面可以从所述玻璃芯部的末端面向上述底面突出。在该情况下，优选地，所述塑料包层的末端面用粘合剂固定至所述底面，并且所述粘合剂还填充在所述底面与所述玻璃芯部的末端面之间。优选地，所述粘合剂的折射率大于所述塑料包层的折射率。
本发明光学连接器组件的优点在于，当将光纤插入固定部中时，由于光纤的末端面的外周部不会刮擦定位装置，因此可以抑制由于刮擦产生的废料。因此，由于抑制了废料介入透镜与光纤的末端面之间，可以提供光学耦合效率高的光学连接器组件。
附图说明
图1A是与本发明实施例1有关的光学连接器组件的正视图，并且图1B是沿图1A中的线II-II截取的光学连接器组件的剖视图。
图2是实施例1的光学连接器组件的变型例的剖视图。
图3是与本发明实施例2有关的光学连接器组件的正视图。
图4是沿图3中的线II-II截取的光学连接器组件的剖视图。
图5是与本发明实施例3有关的光学连接器组件的正视图。
图6是沿图5中的线II-II截取的光学连接器组件的剖视图。
图7是与参考例有关的光学连接器组件的侧剖图。
具体实施方式
下面，参考附图描述本发明的优选实施例。提供附图的目的是为了说明实施例，而不是意图限制本发明的范围。在附图中，相同的参考标记表示相同的部件，并且可以不再重复说明。附图的尺寸比例不一定精确。
相对于专利文献1中描述的光学组件，本发明的发明人研究了不使用插芯而将光纤直接附接至保持器的方法。图7是与参考例有关的光学连接器组件101的侧剖图。在光学连接器组件101中，光纤102直接附接至保持器(定位装置103)而不使用插芯。在该情况下，由玻璃等形成的光纤102比由树脂制成的定位装置103硬。因此，在将光纤102插入设置在定位装置中的插孔内时，光纤102的末端面102c的周部刮擦定位装置103中的插孔的内壁104b，从而产生刮擦废料A。如果在刮擦废料A存在于光纤102的末端面102c与透镜105之间时将光纤固定在插孔内，则光学耦合效率将因废料的存在而减小。
图1A是与本发明实施例1有关的光学连接器组件1的正视图，并且图1B是沿线II-II截取的光学连接器组件1的剖视图。光学连接器组件1具有光纤2和定位装置3，光纤2直接插入并固定在该定位装置3中。
由诸如聚醚酰亚胺等透明树脂制成且为大致长方体形状的定位装置3具有供光纤2插入其中的固定部(插孔4)、透镜5和接合用凹部6。可以在透镜5与设置在配套部件(未在附图中示出)上的诸如光电转换器和透镜等光学装置相对置的情况下，通过将接合用凹部6与配套部件上的接合用凸部接合，来使光学连接器组件1与配套部件连接。
插孔4是从开口4a沿定位装置3的纵向(图2中左右延伸的方向)延伸至底面4c的圆柱形空间，其中，开口4a形成在定位装置3的表面上，并且底面4c位于透镜5侧的位置。插孔4的径向尺寸与光纤2的外径大致相同，或者比光纤2的外径稍大。通过在将光学透明粘合剂涂覆至末端面2c上的状态下，将光纤2插入插孔4中直到光纤2的末端面2c与底面抵接为止，来将光纤2固定在定位装置3上。
透镜5为与定位装置3一体形成的凸透镜。透镜5在定位装置3的与包含开口4a的表面相反的表面上形成在与光纤2的末端面相面对的位置处。透镜5用于使通过光纤2传播的光会聚，以将光有效地传输至与透镜5对置地连接的诸如透镜等光学装置和诸如光电探测器等光电转换器。
光纤2具有芯部2a和塑料包层(包层2b)，该包层的折射率小于芯部2a的折射率。为了防止包层2b刮擦定位装置3，用比定位装置3的材料软的材料制成包层2b。更具体而言，可以用诸如含氟丙烯酸酯等丙烯酸树脂作为包层2b的材料。由于芯部2a不直接接触定位装置3，因此不会刮擦定位装置3，从而对芯部2a的材料没有特定要求，因此可以使用折射率比丙烯酸树脂的折射率大的石英玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
对于定位装置3，可以使用硬度大于包层2b材料的硬度的诸如聚醚酰亚胺等树脂。可以使用作为聚醚酰亚胺实例的Ultem(注册商标：SABIC Innovative Plastics Holding，IP BV)。例如，如果定位装置3使用硬度等于H型铅笔硬度的Ultem，同时包层2b使用具有HB型铅笔硬度的含氟丙烯酸酯，则包层2b将不会刮擦定位装置3。
可用于定位装置3的树脂实例，除了聚醚酰亚胺树脂以外，还有TERALINK(注册商标：Sumitomo Electric Fine Polymer，Inc.)。TERALINK是选自如下群组中的一种或多种可交联热塑树脂，上述群组包括：透明聚酰胺、环状聚烯烃、氟树脂、聚酯、亚克力、聚碳酸酯和离聚物树脂。如果将具有H型铅笔硬度的TERALINK用于定位装置3，则由于TERALINK比用于包层2b的具有HB型铅笔硬度的含氟丙烯酸酯硬，包层2b将不会刮擦定位装置3。
为了制造光学连接器组件1，将光纤2插入插孔4，直到光纤2的末端面与底面4c抵接为止。在该情况下，由于光纤2中与定位装置3接触的包层2b的硬度小于定位装置3的硬度，因此光纤2的末端面的外周部不会刮擦插孔4的壁。因此，将抑制刮擦废料的产生。由此，减小了刮擦废料存在于光纤2的末端面与透镜5之间的可能性，由此减小了光学耦合效率的劣化，从而能够使光学连接器组件1具有令人满意的光学耦合效率。
图2是实施例1的变型例的光学连接器组件11的剖视图。在光学连接器组件11中，在与光纤2的末端面相面对的位置处布置有反射镜16，并且透镜15通过反射镜16与光纤光学连接。
在实施例1中固定部4形成为圆柱形形状，但也可以是其它形状。例如，定位装置3可以由包括折叠表面的基部和用于将基部的折叠表面覆盖的盖部组成，从而可以使固定部4在折叠表面上形成为具有V形剖面的凹槽。
图3是根据本发明实施例2的光学连接器组件21的正视图，并且图4是沿线II-II截取的光学连接器组件21的剖视图。光学连接器组件21具有光纤22和定位装置3，该光纤22直接插入并固定在定位装置3中。定位装置3与实施例1中的定位装置相同。
光纤22可以为塑料包层光纤(PCF)，在该光纤中，玻璃芯部2a由石英玻璃等制成，并且包层2b由折射率比玻璃芯部2a的折射率小的塑料制成。同时，光纤22可以是硬塑料包层光纤(HPCF)，在该光纤中，包层2b使用诸如含氟丙烯酸酯等硬塑料。在光纤22的末端部，玻璃芯部2a的末端面2ac从包层2b的末端面2bc朝向底面4c突出，以便仅仅芯部末端面2ac与底面4c抵接。
在光纤22的末端部，芯部末端面2ac借助粘合剂7固定在底面4c上，并且粘合剂7还填充在包层顶面2bc与底面4c之间。换句话说，由于粘合剂7涂覆在突出的芯部末端面2ac和芯部的外周面上，因此与芯部末端面2ac和包层末端面2bc布置成长度一致的情况相比，可以使粘合剂7的粘合面积更大。因此，可以提高光纤22附接至定位装置3的粘合强度，因此可以抑制芯部末端面2ac与底面4c分离。从而，即使是针对将PCF用作光纤22的光学连接器组件21的情况，也可以保持稳定的光学耦合效率。
优选地，芯部末端面2ac从包层末端面2bc突出的突出量为10至100μm。如果芯部末端面2ac的突出量小于10μm，则由于突出的玻璃芯部2a的外周面小，上述粘合面积可能不足，从而缺乏足够的粘合强度。如果芯部末端面2ac的突出量大于100μm，则光会从玻璃芯部2a的突出部分逸出到外部，导致光学连接器组件21的光学耦合效率降低。
对于粘合剂7，优选地使用折射率比玻璃芯部2a的折射率小的光学透明粘合剂。更优选地，粘合剂7的折射率与包层2b的折射率大致相等。粘合剂7的优选实例为，由NTT Advance Technology，Inc制造的调整过折射率的光路耦合粘合剂。
通过使用该粘合剂7，可以保持光学连接器组件21的光学耦合效率。换句话说，由于施涂在突出的玻璃芯部2a的外侧上的粘合剂7的折射率与包层2b的折射率相近而比玻璃芯部2a的折射率小，因此光会在玻璃芯部2a与粘合剂7之间的界面处发生全反射，因此即使从玻璃芯部2a发出的光试图在光纤22中芯部2a从包层2b朝向底面4c突出的末端部处入射至光学透明粘合剂7，也仍能抑制光信号从突出的玻璃芯部2a逸出到外部。因此，可以更稳定地保持光学连接器组件21的光学耦合效率。
在实施例1的光学连接器组件的光纤使用损耗低且极易处理的PCF的情况下，当简单地将PCF插入并固定在形成于定位装置内的插孔中时，如果光纤2被施加张力，则包层2b将弹性变形以保持与底面4c的连接，然而，由于芯部与塑料包层之间的材料特性不同，因此玻璃芯部2a不会弹性变形并且可能与底面4c分离。在该情况下，如果玻璃芯部2a的末端面和包层2b的末端面布置成长度一致，并且如果光纤2的末端面为平面，则仅仅包层2b的末端面通过粘合剂固定至底面4c，从而导致玻璃芯部2a与底面4c之间的粘合性不足。因此，应该理解到，当光纤2被施加张力时，如果玻璃芯部2a与底面4c分离，则光信号衰减将增大，因此光学耦合效率可能降低。
另一方面，在根据实施例2的光学连接器组件的情况下，玻璃芯部的末端面从塑料包层的末端面向底面突出，并且粘合剂除填充在底面和玻璃芯部的末端面之间以外，还填充在底面与塑料包层的末端面之间。因此，粘合剂还涂覆在突出的玻璃芯部的末端面和外周面上，从而与玻璃芯部的末端面和塑料包层的末端面一致地布置的情况相比，粘合面积更大。因此，可以确保将光纤牢靠地附接至定位装置，以使光纤的末端面难于脱离。从而，可以稳定地保持光学耦合效率。
图5是与本发明实施例3有关的光学连接器组件31的正视图，并且图6是沿线II-II截取的光学连接器组件31的剖视图。光学连接器组件31具有光纤32和定位装置3，光纤32直接插入并固定在该定位装置3中。定位装置3与实施例1中的定位装置相同。
光纤32是塑料包层光纤(PCF)，该光纤中，玻璃芯部2a由石英玻璃等制成，并且包层2b由折射率比玻璃芯部2a的折射率小的塑料制成。或者，光纤32也可以使用硬塑料包层光纤(HPCF)，在该光纤中包层2b使用诸如含氟丙烯酸酯等硬塑料。在该实施例中，在光纤32的末端部，包层2b的末端面2bc从玻璃芯部2a的末端面2ac朝向底面4c突出，以便仅仅包层末端面2bc与底面4c抵接。
当将光纤32插入插孔4内并固定至定位装置3时，包层2b的末端面2bc从玻璃芯部2a的末端面2ac朝向底面4突出，以便仅仅使与定位装置一样硬或比定位装置软的包层末端面2bc与底面4抵接，并且比定位装置3硬的芯部末端面2ac不与底面4c抵接。因此，可以防止芯部末端面2ac和插孔的底面4c被损坏。从而，可以稳固地提供具有良好光学耦合效率的光学连接器组件31。
同样，当将光纤32插入插孔4时，仅仅柔性包层末端面2bc与插孔4的壁4b接触，因此光纤32不会刮擦壁4b。因此，由于刮擦废料不会介入到透镜5与光纤32之间，可以提供光学耦合效率高的光学连接器组件31。
在光纤32的末端部，芯部末端面2ac和包层末端面2bc借助粘合剂7固定至底面4c。在该情况下，由于粘合剂7填充在芯部末端面2ac与底面4c之间，从而粘合剂7除涂覆在突出的包层末端面2bc上以外还涂覆在包层的内周面上，因此与芯部末端面2ac和包层末端面2bc布置成长度一致的情况相比，可以使粘合剂7的粘合面积更大。因此，可以提高光纤32附接至定位装置3的粘合强度，因此可以抑制包层末端面2bc与底面4c分离。因此，可以保持稳定的光学耦合效率。
对于粘合剂7，优选地使用折射率比包层2b的折射率大的光学透明粘合剂。更优选地，粘合剂7的折射率与玻璃芯部2a的折射率大致相等。粘合剂7的优选粘合剂实例为由NTT Advance Technology，Inc制造的环氧树脂粘合剂GA700。
通过使用该粘合剂7，可以保持光学连接器组件31的光学耦合效率。换句话说，由于粘合剂7的折射率与玻璃芯部2a的折射率相近而比包层2b的折射率大，光在包层2b与粘合剂7之间的界面处发生全反射，因此，即使从玻璃芯部2a发出的光试图在光纤32中包层2b从玻璃芯部2a向底面4c突出的末端部处入射至光学透明粘合剂7以进入突出的包层2b，仍可以抑制光从突出的包层2b逸出到外部。因此，可以保持光学连接器组件31的光学耦合效率。
优选地，包层末端面2bc从芯部末端面2ac突出的突出量为10至100μm。如果包层末端面2bc的突出量小于10μm，则包层2b将会由于光纤32插入插孔4中时的插入压力而弹性变形，而使玻璃芯部2a可能与底面4c接触。同样，由于突出的包层2b的内周面小，因此上述粘合面积小，且粘合强度可能降低。如果包层末端面2bc的突出量大于100μm，则芯部末端面2ac将过于远离透镜5，从芯部末端面2ac发出的光将逸出到外部，从而导致光学连接器组件31的光学耦合效率降低。
在根据实施例1的光学连接器组件的情况下，如果光纤2为极易处理的低损耗PCF并且光纤2的玻璃芯部2a的末端面与底面4c(与光纤2抵接的表面)抵接，则由于玻璃芯部2a比由透明塑料制成的定位装置3硬，因此在将光纤2固定至定位装置3时，芯部末端面可能损坏底面4c或芯部末端面自身可能会受到损坏。从而，如果玻璃芯部2a或底面4c发生损坏，恐怕将降低光学连接器组件1的光学耦合效率。
另一方面，在根据实施例3的光学连接器组件的情况下，塑料包层的末端面从玻璃芯部的末端面向底面突出，从而仅仅使柔性塑料包层的末端面与底面抵接，并且使比定位装置硬的玻璃芯部的末端面不与底面抵接，因此在通过将光纤插入固定部来将光纤固定至定位装置时，芯部末端面或底面将不会被损坏。从而，将减小玻璃芯部的末端面或固定部的底面发生损坏的可能性。因此，可以稳定地提供具有良好光学耦合效率的光学连接器组件。

Claims (8)

1.一种光学连接器组件，包括：
光纤，其具有芯部和由第一树脂制成的塑料包层；以及
定位装置，其由第二树脂制成并且包括固定部和透镜，其中，
所述光纤直接插入所述固定部中，并且所述第二树脂的硬度比所述第一树脂的硬度大。
2.根据权利要求1所述的光学连接器组件，其中，
所述固定部具有与所述光纤的末端面抵接的底面，并且所述透镜设置成面对所述底面。
3.根据权利要求1所述的光学连接器组件，其中，
所述第一树脂为含氟丙烯酸酯，并且所述第二树脂为聚醚酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的光学连接器组件，其中，
所述光纤为具有玻璃芯部和塑料包层的塑料包层光纤，所述固定部具有与所述光纤的末端面抵接的底面，所述玻璃芯部的末端面从所述塑料包层的末端面向所述底面突出，并且所述玻璃芯部的末端面用粘合剂固定至所述底面，所述粘合剂填充在所述底面与所述塑料包层的末端面之间。
5.根据权利要求4所述的光学连接器组件，其中，
所述粘合剂的折射率小于所述玻璃芯部的折射率。
6.根据权利要求1所述的光学连接器组件，其中，
所述光纤为具有玻璃芯部和塑料包层的塑料包层光纤，所述固定部具有与所述光纤的末端面抵接的底面，所述塑料包层的末端面从所述玻璃芯部的末端面向所述底面突出。
7.根据权利要求6所述的光学连接器组件，其中，
所述塑料包层的末端面用粘合剂固定至所述底面，所述粘合剂填充在所述底面与所述玻璃芯部的末端面之间。
8.根据权利要求7所述的光学连接器组件，其中，
所述粘合剂的折射率大于所述塑料包层的折射率。
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